• 한국산학기술학회논문지
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• 제9권3호
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• pp.587-592
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• 2008

이산화탄소 냉매 시스템용 내부 열교환기의 성능을 조사하기 위하여 4종류의 내부 열교환기를 사용하여 냉방운전조건에서 실험을 수행하였다. 내부 열교환기의 길이, 관 개수, 운전조건, 형상 변화에 대한 영향이 연구되었다. 내부 열교환기 길이가 증가할수록 능력과 효율은 향상되었다. 압력강하는 고압측보다 저압측에서 더 크게 나타났다. 가스쿨러의 온도가 높아질수록 능력과 효율은 선형적으로 증가하였으며, 증발기의 운전조건은 과열도보다는 이상영역을 설정하면 효율증대 효과 측면에서 유리하였다. 마이크로 채널의 경우가 튜브보다 능력과 효율이 크게 우수하였지만 압력강하 측면에서는 크게 불리하였다.

• 유기물자원화
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• 제18권3호
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• pp.60-67
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• 2010

우리나라의 대형 생활폐기물소각시설의 건설시기를 보면 상당수가 1980년대 후반인 것을 알 수 있다. 대부분의 시설들은 이 시기에 설계되었으며 그 후에 건설된 소각로 역시 변경이나 조정 없이 시설해온 것으로 조사되고 있다. 그러나 소각로에 반입되는 폐기물의 성상은 정부의 폐기물수거 정책에 의해 급격히 변화하고 있다. 이는 생활폐기물의 발열량변화를 조사해 봄으로도 쉽게 알 수 있다. 그 결과 많은 소각시설에서 과열에 의해 내화물과 화격자가 손상되고 있다. 한편 보일러 전열면에 클링커가 생성되어 열전달에 방해를 줌으로 이용열량이 줄어들 뿐만 아니라 연소실의 온도가 상승되는 등 원하지 않는 현상이 연속되고 있다. 이를 개선하기 위해 폐기물저장고에 물을 뿌리거나, 분리수거해 온 음식물류 폐기물을 다시금 혼합하여 혼소하거나 연소실에 물을 분사하는 방법을 동원하고 있다. 이러한 방법은 근본적인 해결책이 되지 않으며, 설계부터 다시 하여 새로 시설하는 것 또한 비용적인 측면에서 효과적이지 못하다. 따라서 본 연구를 통해 위와 같은 문제를 원천적으로 해결 하기위한 방법을 도출해 보았다.

• 한국가스학회지
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• 제21권3호
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• pp.1-8
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• 2017

이 연구의 목적은 회분식 반응기에서 반응폭주에 의하여 2상(기상-액상)에서 적용가능한 파열판의 크기를 설계하는 방안을 제시하는 것이다. 반응폭주의 정의는 제어가 되지 않은 냉각수 투입불가 또는 운전조건의 이탈에 의한 비정상적으로 발열반응을 말한다. 이 결과로 반응기의 온도는 급격히 증가하게 된다. 반응폭주의 원인은 크게 자기과열반응과 지연반응으로 구분한다. 일반적인 안전밸브나 파열판의 내경 크기로는 폭주반응시에는 적절하게 압력을 해소할 수 없다. 폭주반응 시 반응온도 및 압력이 급격하게 증가하기 때문에 안전밸브로 분출되는 내용물은 2상이다. 이 연구에서는 최근 회분식 반응기의 폭주반응으로 인하여 사고사례의 원인을 분석하고, 2 상으로 분출현상 및 특징을 설정하고, 이에 적절한 파열판의 크기를 설계하여 적용하는 방안을 제시하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권9호
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• pp.49-56
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• 2020

소총 사격 중 발생하는 고온의 열은 총기의 성능을 저하시킬 뿐 아니라 사용자의 원활한 운용에 제한을 가져온다. 본 연구에서는 인간공학 설계 기준을 참조하여 사격에 따른 총열덮개의 온도변화를 측정하고 재질에 따른 운용성을 검토하였다. 인간공학 설계 기준은 피부에 직접적으로 닿을 경우 단열재를 필요로 하는 것을 명시하고 있다. 이에 따라 사격시험을 위하여 총열덮개의 재질별로 대한민국 제식소총 3종과 해외 모델 1종을 선정하였으며, 접촉식 온도 측정기를 이용하여 사격시험을 실시하였다. 시험결과 열전도도가 낮은 플라스틱 총열덮개를 사용하는 소총과 열전도도가 높은 알루미늄 총열덮개를 사용하는 소총 모두 낮은 온도에서 100발 이상 사격에도 맨손으로 운용이 가능하였다. 그러나 평균 대기온도에서 약 60발 이상 사격 시 알루미늄 총열덮개는 맨손으로 운용이 제한되며, 다량으로 빠른 시간에 사격이 이뤄질 경우 덮개 재질에 관계없이 총열덮개의 운용이 제한되었다. 소총의 발열에 의한 운용제한 해소를 위해서는 장갑 또는 손잡이, 덮개 등을 활용하여 피부와 직접적인 접촉 차단이 필요하다. 본 연구를 통해 소총의 열 위험에 대한 운용성을 파악할 수 있었으며, 타 소총 및 군수품의 인간공학적 설계를 위한 기초자료로 활용 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.379-385
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• 2017

일반적으로 배전반, 분전반, 전동기제어반(Motor Control Center; MCC)은 집단거주지역, 빌딩, 학교, 공장, 항만, 공항, 상하수 처리장, 변전소, 중공업 플랜트 등의 광범위한 전력 수용가에 설치되어 특고압의 전력을 해당 설비들에 요구되는 전압으로 변환하여 공급하는데 사용된다. 이와 같은 배전반, 분전반, MCC에 포함되는 전기설비의 사고는 부스바 접촉부의 열화에 의한 사고, 부스바의 접점 및 연결 부위에서의 접촉 불량에 의한 사고, 부스바 접촉부의 과열현상에 의한 사고로 구분된다. 본 논문에서는 부스바 접촉부의 볼트 및 너트의 풀림상태, 접촉부 열화 측정이 가능하며, 정밀 가변저항을 이용하여 저항값의 변화에 따라 볼트 체결상태 감지 및 비접촉식 적외선 센서를 사용하여 부스바 접촉부 온도 감지 시스템을 설계하고 구현하였다. 부스바 접촉부 체결상태 감지를 위한 가변저항을 이용한 실험을 수행한 결과 볼트와 너트를 완전히 체결시키면 가변저항 값은 감소하였으며, 최대 오차범위는 0.1mm의 결과를 보였다. 또한, 부스바 접촉 저항값 변화에 따라 접촉부 온도가 $27.3^{\circ}C$에서 $69.3^{\circ}C$로 상승하는 결과를 확인하였다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제7권2호
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• pp.313-320
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• 1989

고주파유전가열 장치는 심부까지도 효과적인 가온이 가능하여 각족 심부암의 치료에 응용되고 있다. 그러나 한쌍의 전극을 평행으로 대칭 배열하는 현재의 방법은 신체의 일측으로 편재되어 있는 병소에는 배열 자체가 불안정할 뿐만 아니라, 노출된 동측 피부표면이 과열되며 종양의 가온 양상도 만족스럽지 못한 경우가 많아서 임상 적응에 난점으로 지적되고 있는 실정이다. 저자들은 상기와 같은 병소를 보다 안전하고_도 효과적으로 가온하기 위하여 두 전극간에 일정한 각도를 이루는 새로운 전극 배열을 시도하였다. 즉, 임상 적용 가능성을 고려한 $60^[\circ},\;90^{\circ}\;및\;120^{\circ}$로 전극을 배열하고 모형 (phantom)에서 가온 실험을 행하여 이같은 각도 배열에서의 온도 분포의 특성을 평가할 수 있었고, 일측에 편재된 병소를 가진 3예의 환자에게 각도 배열로 온열치료를 시행한 결과 환자의 수용성, 부작용 및 온도분포에 있어서 만족할 만한 결과를 얻을 수 있었다. 따라서 저자들이 시도한 전극의 각도배열은 일측에 편재된 병소를 유전 가열 장치로 가온 할 때 평행 배열이라는 한계점을 극복할 수 있는 새로운 방법으로서 매우 고무적으로 생각된다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.329-331
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• 2018

본 논문은 나사 가공을 위한 원재료 공급부터 시작해서 선반 머신으로 가공되어 제품의 불량 여부에 대한 검수를 스마트팩토리 기술이 도입된 로봇이 자동으로 조립 및 분해 작업을 통해 검수를 해주는 모니터링 시스템에 대해 제안하였다. 생산 지시 수량과 생산 지시에 따른 완료 체크는 변위센서로 원재료 입고 여부에 따른 생산 현황을 체크하였고 가공된 Female, male 의 피치, 외형 검사를 진행하여 OK, NG 판별을 한다. 로봇시스템에서는 원자재 적재, 반출, 파레트 이송 및 전반적인 공정에 개입하며, 유기적으로 구동될 수 있도록 중계역할을 하였고 나사 가공품에 대한 위치 정보는 비접촉 무선 태그를 활용하여 위치 정보를 수집하였고 Energy Saving System으로 장비 생산 효율성 및 가동율에 대해 체크하였다. 환경센서는 공조환경 데이터(온도, 습도)를 수집하여 정확한 온도 및 습도 측정 하여, 제품 가공 품질 영향 체크 제품의 구동 위험 수준 환경(과열, 다습)에 대해 관리 감시하였고 CNC 및 로봇모듈에 대한 제어는 PLC로 하여 이기종 시스템 통합 운영하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제61권4호
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• pp.542-549
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• 2023

대안 모델링에 대한 관심이 커진 이후 데이터 기반의 기계학습을 이용하여 비선형 화학 공정을 모사하고자 하는 연구가 지속되고 있다. 그러나 기계 학습 모델의 black box 성질로 인하여 모델의 해석 가능성에 한계는 산업 적용에 걸림돌이 되고 있다. 따라서, 모델의 정확도가 보장된 상태에서 해석력을 부여하는 개념인 설명 가능한 인공지능(explainable artificial intelligence, XAI)을 이용하여 화학 공정 분석을 시도하고자 한다. 기존의 화학 공정 민감도 분석이 변수의 민감도 지수를 계산하고 순위를 매기는 데에 그쳤다면, XAI를 이용하여 전역적, 국소적 민감도 분석뿐만 아니라 변수들 간의 상호작용에 대하여 분석하여 데이터로부터 물리적 통찰을 얻어내는 방법론을 제안한다. 사례 연구의 대상공정인 암모니아 합성 공정에 대하여 첫번째 반응기로 향하는 흐름에 대한 예열기(preheater)의 온도, 세 반응기로 향하는 cold-shot의 분배 비율을 공정 변수로 설정하였다. Matlab과 Aspen plus를 연동하여 공정 변수를 바꿔가면서 암모니아의 생산량과 세 반응기의 최고 온도에 대한 데이터를 얻었으며, tree 기반의 모델들을 훈련시켰다. 그리고 성능이 좋은 모델에 대하여 XAI 기법 중 하나인 SHAP 기법을 이용하여 민감도 분석을 수행하였다. 전역적 민감도 분석 결과, 예열기의 온도가 가장 큰 영향을 미쳤으며 국소적 민감도 분석 결과에서 생산성 향상 및 과열 방지를 위한 공정 변수들의 범위를 규정할 수 있었다. 이처럼 화학 공정의 대안 모델을 구축하고 설명 가능한 인공지능을 이용해 민감도 분석을 진행하는 방법론을 통해 공정 최적화에 대한 정량적, 정성적 피드백을 제안하는 데 도움을 줄 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.69-69
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• 2011

태양열 발전 플랜트에 사용되는 중고온 범위의 축열조에 고체-액체간 상변화를 수행하는 용융염을 축열물질로 사용하면 액체상 또는 고체상만으로 된 열저장 매체에 비해 축열조의 규모를 축소함과 동시에 축열온도의 균일성 향상에 기여할 수 있다. 중온인 $250{\sim}400^{\circ}C$ 범위에서 이용 가능한 용융염으로는 질산칼륨($KNO_3$), 질산리튬($LiNO_3$)등이 있다. 그러나 이러한 용융염의 가장 큰 단점은 열전도율이 매우 낮다는 것이며, 이로 인해 요구되는 열전달률을 성취하기 위해서는 많은 열접촉면적이 필요하다는 것이다. 이러한 단점을 극복하는 방법을 도입하지 않고서는 축열시스템의 소규화를 성취하는데 큰 효과를 가져올 수 없다. 한편 열수송 성능이 탁월한 히트파이프를 사용하면 열원 및 열침과 축열물질 사이의 열전달 효율을 증가시켜 시스템의 성능 향상과 동시에 소규모화에 기여할 수 있다. 중온 범위 히트파이프의 작동유체로서 다우섬-A(Dowtherm-A)는 $150^{\circ}C$이상 $400^{\circ}C$까지의 범위에서 소수에 불과한 선택적 대안 중 하나이다. 따라서 본 연구에서는 용융염을 사용하는 중온 태양열축열조에 적용 가능한 다우섬-A 히트파이프의 성능을 파악하여 기술적 자료를 제시하고자 하였다. 열원으로는 고온 고압의 과열증기, 그리고 열침으로는 중온의 포화증기를 고려하였다. 용융염 축열조를 수직으로 관통하는 히트파이프는 하단부에서 열원 증기와 열교환 가능하며, 중앙부에서 축열물질과 열교환하고, 상단부에서는 중온 증기와 접촉할 수 있도록 배치하였다. 축열모드에서는 히트파이프의 하단부가 증발부로 작동하고, 중앙부가 응축부로 작동하여 용융염으로 열을 방출하면 용융염의 온도가 상승하고 용융점에 도달하면 액상으로의 상변화가 진행되면서 축열이 활성화된다. 축열모드에서 히트파이프의 상단부는 단열부로 작동한다. 방열과정에서는 히트파이프의 하단부가 단열된 상태이고, 중앙부는 용융염으로부터 열을 받아 증발부로 작동하며, 상단부는 중온 증기로 열을 방출하므로 응축부로 작동한다. 즉, 축열시스템의 작동모드에 따라 하나의 히트파이프에서 증발부, 응축부, 단열부의 위치가 변하게 된다. 특히, 히트파이프의 중앙 부분이 응축부에서 증발부로 전환될 때에도 작동이 보장되려면 내부 작동유체의 연속적인 재순환이 가능해야 하므로, 일반 히트파이프에서와는 달리 초기 작동액체의 충전량을 증발부 전체의 체적보다 더 많이 과충전해야 한다. 이러한 히트파이프의 성능 파악을 위한 실험에서 고려한 변수들은 열부하, 작동액체의 충전률, 작동온도 등이며, 열수송 성능의 지표로서는 유효열전도율과 열저항을 이용하였다. 중온범위에서 적정한 작동온도를 성취하기 위해 실험에서는 전압 조절기로 열부하를 조절하는 동시에 항온조로 응축부의 냉각수 입구 온도를 제어하였다. 하나의 히트파이프에 대해서 최대 1 kW까지의 열부하에서 냉각수 입구 온도를 $40^{\circ}C$에서 $80^{\circ}C$ 범위로 변화시키면 히트파이프 작동온도를 약 $250^{\circ}C$ 내외로 조절 가능하였다. 히트파이프 작동액체 충전률은 윅구조물의 공극 체적을 기준으로 372%에서 420%까지 변화 시켰다. 실험 결과를 토대로 열저항과 유효 열전도율을 각각 입력 열유속, 작동온도, 작동액체 충전률 등의 함수로 제시했다. 동일한 냉각수 온도에서는 충전률이 높을수록 히트파이프의 작동온도가 감소하였다. 열저항 값의 범위는 최소 $0.12^{\circ}C/W$에서 최대 $0.15^{\circ}C/W$까지로 나타났으며 유효 열전도율의 값은 최소 $7,703W/m{\cdot}K$에서 최대 $8,890W/m{\cdot}K$까지 변화했다. 최소 열저항은 충전률 420%인 경우에 나타났는데 이때의 작동온도는 약 $262^{\circ}C$이었다. 히트파이프의 작동한계로서 드라이아웃(dry-out)은 충전률 372%의 경우에 열부하 950 W에서 발생하였으나, 그 이상의 충전률에서는 열부하 1060 W까지 작동한계 발생이 관찰되지 않았다. 실험 결과 본 연구에서의 히트파이프는 중온 태양열 축열조에 적용되어 개당 약 1 kW의 열부하를 이송하면서 축열물질 및 축방열 대상 유동매체와 열교환을 하는데 사용하는데 충분할 것이라 판단된다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권1호
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• pp.35-43
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• 2010

본 연구에서는 물을 재순환하는 이상적인 순산소 발전시스템의 작동조검 변화에 따른 성능해석을 수행하였다. 순산소 발전시스템에서의 터빈은 작동유체의 연소기 출구온도에 따라 증기터빈 또는 가스터빈을 사용할 수 있다. 본 연구의 순산소 사이클에서는 터빈입구온도를 가스터빈 수준으로 가정하였으며, 터빈출구의 과열도 증대를 위해 재열시스템을 채택하였다. 또한 터빈출력 증대를 위해 터빈출구 압력을 진공상태로 가정하였으며, 이에 따라 가스터빈 출구에서 추가의 팽창과정이 요구된다. 터빈입구온도, 압력비, 응축기압력과 같은 중요 작동 조건의 변화에 따른 시스템 성능이 해석되었으며, 시스템 구성 변화에 따른 효율 변화도 검토하였다. 결론에서는 성능을 최적화시키면서 고순도의 이산화탄소 회수가 가능한 순산소 발전시스템의 최적 작동조건을 제안하였다.